JPH0374012B2

JPH0374012B2 -

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Publication number: JPH0374012B2
Application number: JP58162350A
Authority: JP
Priority date: 1983-09-03
Filing date: 1983-09-03
Publication date: 1991-11-25
Also published as: JPS6054406A

Description

【発明の詳細な説明】

産業上の利用分野この発明は、Ｒ（ＲはＹを含む希土類元素のう
ち少なくとも１種）、Ｂ、Feを主成分とする永久
磁石に係り、Ｒ−Fe−Ｂ系永久磁石体表面に耐
酸化めつき層を被覆して耐酸化性を改善した希土
類・鉄・ボロン系永久磁石に関する。従来の技術永久磁石材料は、一般家庭の各種電気製品か
ら、大型コンピユータの周辺端末機器まで、幅広
い分野で使用される極めて重要な電気・電子材料
の一つである。近年の電気・電子機器の小形化、
高効率化の要求にともない、永久磁石材料は益々
高性能化が求められるようになつた。現在の代表的な永久磁石材料は、アルニコ、ハ
ードフエライトおよび希土類コバルト磁石であ
る。近年のコバルトの原料事情の不安定化に伴な
い、コバルトを20〜30wt％含むアルニコ磁石の
需要は減り、鉄の酸化物を主成分とする安価なハ
ードフエライトが磁石材料の主流を占めるように
なつた。一方、希土類コバルト磁石はコバルトを50〜
60wt％も含むうえ、希土類鉱石中にあまり含ま
れていないSmを使用するため大変高価であるが、
他の磁石に比べて、磁気特性が格段に高いため、
主として小型で付加価値の高い磁気回路に多用さ
れるようになつた。そこで、本発明者は先に、高価なSmやCoを必
ずしも含有しない新しい高性能永久磁石としてＲ
−Fe−Ｂ系（ＲはＹを含む希土類元素のうち少
なくとも１種）永久磁石を提案した（特願昭57−
145072号）。このＲ−Fe−Ｂ系永久磁石は、ＲとしてNdや
Prを中心とする資源的に豊富な軽希土類を用い、
Feを主成分として25MGOe以上の極めて高いエ
ネルギー積を示すすぐれた永久磁石である。発明が解決しようとする課題しかしながら、上記のすぐれた磁気特性を有す
るＲ−Fe−Ｂ系永久磁石は主成分として、空気
中で酸化し次第に酸化物を生成し易い希土類元素
及び鉄を含有するため、Ｒ−Fe−Ｂ系永久磁石
を磁気回路に組込んだ場合に磁石表面に生成する
酸化物により、磁気回路の出力低下及び磁気回路
間のばらつきを惹起し、また、表面に生成した酸
化物の脱落による周辺機器への汚染の問題があつ
た。この発明は、新規なＲ−Fe−Ｂ系永久磁石の
耐酸化性を改善した希土類・ボロン・鉄を主成分
とする永久磁石の提供を目的としている。課題を解決するための手段この発明は、Ｒ（但しＲはＹを含む希土類元素のうち少なく
とも１種）８原子％〜30原子％、 B2原子％〜28原子％、 Fe42原子％〜90原子％を主成分とし、主相が
正方晶相からなる永久磁石体表面に耐酸化めつき
層を被覆してなることを特徴する永久磁石であ
る。作用この発明は、Ｒ−Fe−Ｂ系永久磁石表面に生
成する酸化物を抑制するため、該永久磁石表面に
強固かつ化学的に安定な耐酸化性めつき層を形成
するものである。したがつて、この発明の永久磁石は、Ｒとして
NdやPrを中心とする資源的に豊富な軽希土類を
主に用い、Fe、Ｂ、Ｒを主成分とすることによ
り、25MGOe以上の極めて高いエネルギー積、
並びに高残留磁束密度、高保磁力を有し、かつ高
い耐酸化性を有するすぐれた永久磁石を安価に得
ることができる。組成限定理由この発明の永久磁石に用いる希土類元素Ｒは、
イツトリウム(Y)を包含し軽希土類及び重希土類を
包含する希土類元素であり、これらのうち少なく
とも１種、好ましくはNd、Pr等の軽希土類を主
体として、あるいはNd、Pr等との混合物を用い
る。すなわち、Ｒとしては、ネオジム（Nd）、プラセオジム（Pr）、ランタン（La）、セリウム（Ce）、テルビウム（Tb）、ジスプロシウム（Dy）、ホルミウム（Ho）、エルビウム（Er）、ユウロビウム（Eu）、サマリウム（Sm）、ガドリニウム（Gd）、プロメチウム（Pm）、ツリウム（Tm）、イツテルビウム（Yb）、ルテチウム（Lu）、イツトリウム（Ｙ）が包含
される。また通例、Ｒのうち１種をもつて足りるが、実
用上は２種以上の混合物（ミツシユメタル、ジジ
ム等）を入手上の便宜等の理由により用いること
ができ、Sm、Ｙ、La、Ce、Gd等は他のＲ、特
にNd、Pr等との混合物として用いることができ
る。なお、このＲは純希土類元素でなくてもよく、
工業上入手可能な範囲で製造上不可避な不純物を
含有するものでも差支えない。Ｒは、新規なＲ−Fe−Ｂ系永久磁石における
必須元素であつて、８原子％未満では結晶構造が
ａ一鉄と同一構造の立方晶組織となるため、高磁
気特性、特に高保磁力が得られず、30原子％を越
えるとＲリツチな非磁性相が多くなり、残留磁束
密度（Br）が低下してすぐれた特性の永久磁石
が得られない。よつて、Ｒは８原子％〜30原子％
の範囲とする。Ｂは、新規なＲ−Fe−Ｂ系永久磁石における
必須元素であつて、２原子％未満では菱面体組織
となり、高い保磁力（iHc）は得られず、28原子
％を越えるとＢリツチな非磁性相が多くなり、残
留磁束密度（Br）が低下するため、すぐれた永
久磁石が得られない。よつて、Ｂは２原子％〜28
原子％の範囲とする。 Feは、新規なＲ−Fe−Ｂ系永久磁石において
必須元素であり、42原子％未満では残留磁束密度
（Br）が低下し、90原子％を越えると高い保磁力
が得られないので、Feは42原子％〜90原子％の
含有とする。また、この発明による永久磁石用合金におい
て、Feの一部をCoで置換することは、得られる
磁石の磁気特性を損うことなく温度特性を改善す
ることができるが、Co置換量がFeの50％を越え
ると、逆に磁気特性が劣化するため、好ましくな
い。また、この発明による永久磁石は、Ｒ、Ｂ、
Feの他、工業的生産上不可避的不純物の存在を
許容できるが、Fe又はＢの一部を4.0原子％以下
のＣ、3.5原子％のＰ、2.5原子％以下のＳ、3.5原
子％以下のCuのうち少なくとも１種、合計量で
4.0原子％以下で置換することにより、永久磁石
の製造性の改善、低価格化が可能である。また、下記添加元素のうち少なくとも１種は、
Ｒ−Fe−Ｂ系永久磁石に対してその保磁力等を
改善あるいは製造性の改善、低価格化に効果があ
るため添加する。しかし、保磁力改善のための添加に伴ない残留
磁束密度（Br）の低下を招来するので、従来の
ハードフエライト磁石の残留磁束密度と同等以上
となる範囲での添加が望ましい。 9.5原子％以下のAl、4.5原子％以下のTi、9.5
原子％以下のＶ、8.5原子％以下のCr、8.0原子％
以下のMn、５原子％以下のBi、12.5原子％以下
のNb、10.5原子％以下のTa、9.5原子％以下の
Mo、9.5原子％以下のＷ、2.5原子％以下のSb、
７原子％以下のGe、3.5原子％以下のSn、5.5原子
％以下のZr、5.5原子％以下のHfのうち少なくと
も１種を添加含有、但し、２種以上含有する場合
は、その最大含有量は当該添加元素のうち最大値
を有するものの原子百分比％以下の含有させるこ
とにより、永久磁石の高保磁力化が可能になる。この発明のＲ−Fe−Ｂ系永久磁石において、
結晶相は主相が正方晶であることが不可欠であ
り、特に微細な均一な合金粉末を得て、すぐれた
磁気特性を有する焼結永久磁石を作製するのに効
果的である。また、この発明の永久磁石用合金は、焼結磁石
の場合には粒径が１〜100μｍの範囲にある正方
晶系の結晶構造を有する化合物を主相とするもの
で、体積比で１％〜50％の非磁性相（酸化物相を
除く）を含むことを特徴とする。また、この発明の永久磁石は、磁場中プレス成
型することにより磁気的異方性磁石が得られ、ま
た、無磁界中でプレス成型することにより、磁気
的等方性磁石を得ることができる。耐酸化性めつき層この発明における耐酸化性めつき層は、Ni、
Cu、Zn等の耐酸化性を有する金属または合金の
めつき、あるいはこれらの複合めつきであればよ
く、めつき処理方法としては、無電解めつきまた
は電解めつき、あるいは前記めつきの併用による
方法でもよい。また、この発明における耐酸化性
めつき層は、本永久磁石合金の磁気特性には何等
の影響を与えない。また、耐酸化性めつき層の厚みは、25μｍを越
える厚みではめつき膜の強度が劣化するととも
に、製品の寸法精度を得ることが困難になり、か
つめつき処理時間に長時間を要し、コスト的にも
好ましくないため、めつき層厚みは25μｍ以下が
好ましい例えば、耐酸化性めつき層がCu下地、Niめつ
き、あるいはNi無電解めつき下地、Ni電解めつ
き等の複合めつきの場合は5μｍ〜15μｍ厚み、 Niめつき及びCuめつきの場合は5μｍ〜15μｍ
厚み、Znめつきの場合は5μｍ〜15μｍ厚みのめつ
き層のとき、耐酸化性はもちろん強度及びコスト
面からも最も好ましい。永久磁石特性この発明による永久磁石は、保磁力iHc≧
1kOe、残留磁束密度Br＞4kGを示し、最大エネ
ルギー積（BH）maxはハードフエライトと同等
以上となり、最も好ましい組成範囲では、（BH）
max≧10MGOeを示し、最大値は25MGOe以上
に達する。また、この発明の永久磁石用合金粉末のＲの主
成分がその50％以上を軽希土類金属が占める場合
で、R12原子％〜20原子％、B4原子％〜24原子
％、Fe65原子％〜82原子％を主成分とするとき、
焼結磁石の場合に最もすぐれた磁気特性を示し、
特に軽希土類金属がNdの場合には、（BH）max
はその最大値が33MGOe以上に達する。実施例以下に、この発明による実施例を示しその効果
を明らかにする。出発原料として、純度99.9％の電解鉄、B19.4
％を含有し残部はFe及びAl5.3％、Si0.7％、
C0.03％等の不純物からなるフエロボロン合金、
純度99.7％以上のNdを使用し、これらを高周波
溶解し、その後水冷銅鋳型に鋳造した。（ただし、
出発原料の純度は重量で示す。）その後、インゴツトをスタンプミルにより35メ
ツシユスルーまでに粗粉砕し、次にボールミルに
より３時間粉砕し粒度３〜10μｍの微粉末を得
た。この微粉末を金型に挿入し、10kOeの磁界中で
配向して1.5t／cm²の圧力で成形した。得られた成形体を、1100℃、１時間、Ar中の
条件で焼結し、その後放冷し、さらにAr中で600
℃、２時間の時効処理を施して、この発明による
永久磁石を作製した。このときの成分組成は、15Nd−8B−77Feであ
つた。得られた永久磁石から15mm×10mm×６mm寸法に
試験片を切り出し、各試験片に第１表に示すめつ
き条件でめつき処理した。めつき後の各試験片の
磁気特性、耐酸化性、接着強度を測定した結果を
第２表に示す。耐酸化性は、上記試験片を60℃の温度、90％の
湿度の雰囲気に３日間放置した場合の試験片の酸
化増量、酸化膜厚をもつて評価した。なお、酸化
膜厚みは酸化膜の最大厚みで表わしてある。また、接着強度は、めつき処理後の上記試験片
を保持板にアラルダイトAW−106（商品名）なる
接着剤で接着した後、試験片にアムスラー試験機
により剪断力を加えて、単位面積当りの接着強度
を測定した。なお、第３表に比較のため、本発明の実施例と
同一成分の無めつき試験片を用い、酸化試験とし
て上記と同一の60℃、湿度90％の雰囲気中に、１
日間、２日間、３日間放置し、耐酸化性を各試験
片の酸化増量及び酸化膜厚みで評価してある。

【表】

【表】発明の効果実施例より明らかなように、比較例の無めつき
試験片は短期間の酸化試験で磁石体の表面に酸化
被膜が生成し、時間の経過とともに酸化が内部に
進行し、その結果、磁気特性が劣化したことを確
認した。また、磁気回路に組込まれた比較例磁石
の酸化に伴なう酸化被膜の増大は、磁気回路の空
〓を益々狭くし、最終的には前記空〓部は０とな
り、磁気回路の出力低下、さらには作動困難を来
たすこととなる。これに対して、この発明によるＲ−Fe−Ｂ系
永久磁石は、接着強度の高い耐酸化性めつき層を
有するため、第２表に示す如く、耐酸化性にすぐ
れていることが明らかである。従つて、この発明
による耐酸化性めつき層を有するＲ−Fe−Ｂ系
永久磁石を磁気回路等に組込んだ場合、出力特性
の安定化及び信頼性の向上にきわめて有効であ
る。

Claims

【特許請求の範囲】１Ｒ（但しＲはＹを含む希土類元素のうち少な
くとも１種）８原子％〜30原子％、 B2原子％〜28原子％、 Fe42原子％〜90原子％を主成分とし、主相が正方晶相からなる永久磁石体表面に耐酸
化めつき層を被覆してなることを特徴とする永久
磁石。